OR-02-85.pdf (1.146Mb)

DATO : JANUAR 1985

SKDRSTEINSHØYDEBEREGNINGER FDR SMA FORBRENNINGSANLEGG

Trond Bøhler

l

NORSK INSTITUTT FOR LUFTFORSKNING

NIL U

SKORSTEINSHØYDEBEREGNINGER FOR SHA FORBRENNINGSANLEGG

Trond Bøhler

NORSK INSTITUTT FOR LUFTFORSKNING POSTBOKS 130, 2001 LILLESTRØM

NORGE

SAHHENIEAG

Norsk institutt for luftforskning (NILU) har på oppdrag fra Statens foru- rensningstilsyn (SFT) utarbeidet metoder som kan brukes ved skorsteins- høydeberegninger for små forbrenningsanlegg. Metodene beskrevet her skal senere brukes til å utarbeide enkle instrukser til bestemmelse av skor- steinens høyde og diameter for slike anlegg. Med små anlegg menes in- stallasjoner med termisk effekt mindre enn 15 MW og skorsteiner opp til 40-60 m.

Rapporten består av to deler; en generell del og et forslag til praktiske retningslinjer ved dimensjonering av nye anlegg.

Den generelle delen beskriver metoder som gjelder for anlegg med varme- utslipp opptil 20 MW og for skorsteiner mindre enn 100 meter. Den omfatter følgende problemstillinger:

- Evaluering av røykløftformler.

Briggs formel for små utslipp blir foretrukket.

- Bygningsturbulens.

Enkle metoder av Briggs blir brukt for å unngå røyknedslag og le-virvler bak bygninger.

- Innvirkning av topografi, tettbebyggelse og skog.

Forslaget til praktiske retningslinjer ved dimensjonering av nye anlegg kan summeres slik:

Utslippshastighet.

Denne må tilpasses vindforholdene i området rundt anlegget slik at reyknedslag unngås.

- Bygningsturbulens.

Hvis bygninger forekommer i området, bør anlegget plasseres i en slik avstand at bygningene ikke virker inn på spredningen fra an- legget. Hvis dette ikke er mulig, må diagrammer benyttes for å be- stemme skorsteinshøyde, avhengig av anleggets plassering og bygningens dimensjoner.

- Innvirkning av skog og tettbebyggelse.

Midlere høyde av skog/tettbebyggelse estimeres og legges til minimum skorsteinshøyde beregnet for åpent, flatt terreng.

- Topografi.

En skorstein bør ikke plasseres nærmere en enkeltstående haug eller ås enn 5 ganger den beregnete skorsteinshøyden for flatt terreng. Utslippet påvirkes av haugen, hvis det ligger i en avstand av 5 til 30 skorsteinshøyder fra haugen. Tillegg til den beregnete skorsteinshøyden, avhengig av haugens størrelse og plassering i forhold til skorsteinen, er gitt i tabellform.

INNHOLDSFORTEGNELSE

Side

2 3

SAMMENDRAG INNLEDNING

SAMMENLIGNING AV FORSKJELLIGE FORMLER FOR RØYKLØFT . BEREGNING AV RØYKLØFT - BRIGGS FORMEL FOR SMÅ ANLEGG .

3.1 Røykløft forlrsaket av momentdelen 8

3.2 Røykløft forårsaket av varmeoverskuddet 9

3. 3 Innvirkningen av bygninger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4 INNVIRKNING AV TETTBEBYGGELSE, SKOG OG TOPOGRAFI . 3 6 6 8 12 4 .1 Tettbebyggelse og skog . . .. .. .. .. .. .. .. .. . . . .. . . . .. . 12

4.2 Topografi... 12

BEREGNINGSMETODE, METEOROLOGISKE FORHOLD . 5.1 Spredning og stabilitet .. . .. .. . . .. . .. .. . . . .. .. .. . .. .. .. 13

5.2 Formler for maksimal bakkekonsentrasjon og tilhørende avstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

5.3 Dimensjonerende meteorologiske forhold .. .. 16

6 FORSLAG TIL RETNINGSLINJER FOR DIMENSJONERING AV NYE ANLEGG . 7 REFERANSER . 13 18 6. 1 Utslippsbetingelser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6. 2 Bygningsturbulens . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6. 3 Beregning av røykløft . . . . . . . . . . . . . . . 19

6. 4 Topografiske effekter . . . . . . . . . 19

6. 5 Skog og tettbebyggelse .. .. . .. .. . . .. .. .. . . .. .. .. .. .. .. .. 19 19

SKORSTEINSHØYDEBEREGNINGER FOR SHA FORBRENNINGSANLEGG

1 INNLEDNING

Norsk institutt for luftforskning (NILU) har fått i oppdrag av SFT å ut- arbeide et notat om metoder for beregning av skorsteinshøyder ved relativt små anlegg. Notatet vil senere danne grunnlaget for generelle retningslinjer for dimensjonering av små anlegg til forbrenning av olje, kull og avfall.

Små anlegg omfatter de med en termisk effekt mindre enn 15 MW.

2 SAHHENLIGNING AV FORSKJELLIGE FORMLER FOR RØYKLØFT

Med røykløft menes den tilleggshøyden som utslippet fra en skorstein får på grunn av utslippshastighet (moment) og overtemperatur i forhold til omgiv- elsene (oppdrift, varmeoverskudd). I løpet av de siste 10-20 år er det utviklet en rekke formler for røykløft. Tabell viser hvordan beregnet røykløft varierer med forskjellige utslippsbetingelser. Tabellen viser at røykløftet blir forskjellig avhengig av hvilken formel som benyttes, og at formlene varierer forskjellig med utslippsparametre som diameter, utslipps- hastighet, temperatur og skorsteinshøyde.

For å finne ut hvilke metoder som er best egnet for våre formål, ble det gjennomført en omfattende litteraturstudie for å undersøke hvilke forut- setninger som lå til grunn for de forskjellige røykløftformler. De fleste røykløftformler var basert på måledata fra store varmekraftverk (50-300 MW, med skorsteinshøyder på 150-300 ml. I de opprinnelige artiklene ble det ad- vart mot å bruke disse resultatene på mindre anlegg.

Tabell 1: Røykløft (ml.

Sammenlikning av forskjellige røykløftformler ved slippsbetingelser. (Vindprofil er ikke inkludert i Det er antatt en vindhastighet i skorsteinshøyde på D : diameter

OT: overskuddstemperatur i forhold til uteluft (deg) W utslippshastighet (m/sl

Q : varmeutslipp (MW)

varierende ut- beregningene).

1 m/ s.

D=0.5 D= 1 . 0

DT=50. DT=200. DT=50. DT=200.

W(M/S) 1 0. 20. 1 0. 20. 10. 20. 1 0. 20.

Q(MW) 0. 1 0.2 0.3 0.6 0.4 0.9 1 . 2 2.4

HOLLLAND 9. 17. 1 0. 21 . 19. 38. 26. 53.

STUHKE 22. 29. 26. 33. 56. 7 1 . 67. 82.

HOSES-CARSON 29. 4 1 . 49. 69. 59. 83. 97. 138.

CONCAWE 17. 26. 31 . 46. 38. 57. 69. 102.

ALTOMARE 21. 35. 44. 74. 58. 97. 12 4 . 208.

BRIGGS 0<20HW 27. 42. 34. 51. 46. 74. 58. 88.

BRINGFELT 250H 4 3. 57. 64. 84. 74. 97. 11 0 . 14 5.

BRINGFELT 500H 75. 96. 108. 139. 1 24. 15 9. 17 8. 228.

BRINGFEL T 1000M 106. 13 4. 149. 189. 169. 214. 239. 303.

RAUCH 107. 1 27. 13 7. 164. 1 5 1 . 180. 19 4. 2 31 .

D= 1 . 5 0=2.0

DT=50. DT=200. DT=50. DT=200.

W(H/S) 1 0. 20. 1 0. 20. 10. 20. 1 0. 20.

Q(MW) 0. 1 2.0 2.7 5.4 1 . 7 3.5 4.8 9.6

HOLLAND 32. 64. 48. 96. 4 7. 93. 76. 151.

STUMKE 97. 120. 1 1 8 . 1 4 1 . 145. 175. 17 8. 208.

HOSES-CARSON 88. 1 24. 146. 206. 11 7 . 165. 19 5. 275.

CONCAWE 6 1 . 91 . 1 1 0 . 164 . 85. 127. 153. 229.

ALTOMARE 106. 179. 227. 3 81 . 164. 275. 349. 548.

BRIGGS 0<20M 6 4. 104. 79. 123. 80. 13 2. 249. 155.

BRINGFELT 250M 102. 134. 1 51 . 19 8. 128. 167. 19 0. 248.

BRINGFEL T 500M 166. 21 3. 238. 306. 204. 2 61 . 293. 376.

BRINGFELT 1000H 223. 283. 315. 399. 2 71 . 344. 383. 485.

RAUCH 185. 220. 238. 283. 21 4. 254. 275. 327.

Tabell viser tildels stor spredning i resultatene av beregnet reykltft, noe som klart viser at de forskjellige formlene, hvor parametrene er

tilpasset empiriske data, er basert på forskjelligartete utslipp.

Briggs har røykleft og hvor det

i en artikkel (Briggs, 1973) beskrevet en metode som beregner bakkekonsentrasjoner for små anlegg (Q < 20 MW, h < 100 m),

s

er tatt hensyn til bygningsturbulens. Denne røykltftformelen er også tatt med i tabell 1. Konklusjonen av undersekelsen ble at denne formelen bør benyttes, da den er spesielt tilpasset små anlegg. Metoden er beskrevet nedenfor.

3 BEREGNING AV RØYKLØFT - BRIGGS FORHEL FOR SHA ANLEGG

Metoden som presenteres i dette kapitelet gjelder for flatt, homogent terreng, med modifikasjonene for enkeltstående bygninger ved eller i nærheten av utslippet.

Briggs metode for beregning av overhøyde består av to ledd:

h = h + h

L m b ( 1 )

hvor h er løftet forårsaket av momentdelen (utslippshastighet) m

og hb er løftet forårsaket av varmeoverskuddet.

Ved beregning av momentleddet inngår en vurdering av bygningsturbulens.

Left på grunn av varmeoverskudd neglisjeres (hb= 0) hvis momentdelen ikke lefter utslippet ut av turbulenssonen rundt en bygning, dvs. hvis reykfanen

"fanges" i turbulenssonen.

3.1 R0YKLØFT FORÅRSAKET AV MOMENTDELEN

Et vertikalt utslipp fra en skorstein kan løftes pga av sitt moment, forårsaket av utslippshastigheten. Hvis vindhastigheten er stor i forhold til utslippshastigheten, kan røyken trekkes ned på le-siden av skorsteinen.

Tidligere erfaringer viser at nedtrekk langs skorsteinen ikke forekommer hvis utslippshastigheten er større enn 1.5 ganger vindhastigheten (Hanna et al.; 1982). Røykløftet pga momentum, _{h '}

m kan uttrykkes ved:

h = 2D(w/u - 1.5)

m

hvor Der skorsteinens diameter, w er røykens vertikalhastighet ut av skorstein (m/s) og uer vindhastigheten (m/s).

( 2)

3.2 RØYKLØFT FORÅRSAKET AV VARMEOVERSKUDDET

Et utslipp vil få oppdrift på grunn av varmeoverskuddet i røykfanen.

Det er gitt forskjellige formler for dette, og Briggs uttrykk for små utslipp er:

( 3)

Denne gjelder for utstabil og nøytral sjikting, eller ved lett stabil og stabil sjikting for vindstyrker over 3.5 m/s. For lav vindstyrke og stabil sjikting brukes formelen:

h = 19F113

b ^{( 4)}

I begge uttrykkene er F gitt ved:

F = gwr 2 (T -T )/T = 8.BQ

g a g mw ^{( 5)}

hvor w er utslippshastigheten, rer radius, T og T er henholdsvis røyk-

g a

gassens og omliggende lufts temperatur og Q er varmeutslippet i MW.

mw 3.3 INNVIRKNINGEN AV BYGNINGER

Hvis utslippet skjer i nærheten av en bygning, kan røyken trekkes ned mot bakken på grunn av strømningsbildet over og rundt bygningen.

La LB være den minste av bygningens høyde, H, eller bredde, B, normalt på vindretningen.

Beregn uttrykket:

h' = h + h

s m ^{( 6)}

hvor hs er skorsteinshøyden og over bakken i flatt, homogent terreng og hm er momentleddet gitt i likning (2).

Hvis h' < ^{H •} 1. 5L 8

og utslippet skjer:

1) på taket 2) nærmere enn L

8/4 fra bygningen oppstrøms eller 3) mindre enn 3L

8 rett nedstrøms av bygningen

så vil røykfanen være i et område som er influert av bygningsturbulensen.

Hvis forutsetningene ovenfor ikke er oppfylt, påvirkes utslippet ikke av bygningsturbulens, og røykløftet blir da:

h = 2D(w/u - 1.5) + 21F213

L tu ^{( 7)}

for ustabil eller nøytral sjiktning og for alle forhold ved vindstyrke over 3.5 m/s.

Eller

hl= 20(w/u - 1.5) + 19F113

( 8)

for vindstyrker lavere enn 3.5 m/s ved lett stabil og stabil sjiktning.

Hvis h' er mindre enn H • 1.5L

8, så vil deler av eller hele utslippet sir- kulere i den aerodynamiske virvel som dannes på le-siden av bygningen.

Virvelsonen begynner på kanten av taket på bygningen oppstrøms, og vokser til en høyde på ca. H + 0.5L

8 med en bredde som er litt større enn 8 og har en utbredelse på 2-3L

8 nedstrøms for bygningen (se figur 1).

H+0.5 La

~~~

La/4 .

Figur 1: Dimensjoner på turbulenssonen rundt en bygning.

Hvis utslippet skjer i virvelsonen, beregnes den effektive skorsteinshøyden he på forskjellige måter avhengig av forholdet mellom h' og H + 1 .5L

8. 1) Hvis H

<

<

8

så er: he = 2h' - (H+1.5L

8) I 9 l

2) Hvis h' < H

så er: he = h · - 1. 5L

8 ^{( 1} o l

Hvis he er større enn 0.5L

8, betraktes utslippet som en vanlig punktkilde, og røykløftet på grunn av varmeoverskuddet legges til:

hl = h + h

b e (for he> 0.5L

8l ( 11 )

Hvis h er mindre eller lik 0.5L

8, behandles utslippet som en bakkekilde

e 2

med utslippsareal A= L 8.

4 INNVIRKNING AV TETTBEBYGGELSE, SKOG OG TOPOGRAFI

4.1 TETTBEBYGGELSE OG SKOG

Som tettbebygd område er det naturlig å benytte definisjonen til Statistisk Sentralbyrå gitt i statistisk årbok, der den gjennomsnittlige avstand mellom husene skal være mindre enn 50 m. Hvis et anlegg skal plasseres i tettbebyggelse beregnes midlere hushøyde i området, og denne legges til be- regnet skorsteinshøyde i åpent terreng (h ). For et område med skog finnes

s

tilsvarende middelhøyden av skogen, og denne legges til h

s

metodene vist i kap. 3.

beregnet etter

4.2 TOPOGRAFI

Det generelle formelverk omfatter ikke slike problemer. Det er derfor vanskelig å utforme en forenklet generell metode. Det påpekes at forslagene nedenfor gjelder for en enkeltstående haug/ås i åpent, flatt terreng. For andre mer kompliserte topografiske effekter anbefales egne utredninger.

I et åpent, landlig område tillates ikke plassering av utslippet nærmere enn 5h fra haugen, hvor h er beregnet skorsteinshøyde i åpent, flatt terreng.

s s

I tabell 2 er det satt opp tillegg i skorsteinshøyde på grunn av en enkelt- stående haug av høyde HT avhengig av utslippets plassering i forhold til haugen.

Tabell 2: Tillegg i skorsteinshøyde på grunn av enkeltstående haug av høyde HT (Gotaas, 1974).

HT L 2h _s 2h _s > HT L 0.5hs HT < ^0.5h _s

Avstand tihT

=

=

=

X L 30h 0 0 0

s

X L ^20h _s ^0.2h _s ^{0. 1 h} _s ⁰

X L 10h 0.4h 0.2h 0

s s s

X L 5h 0.6h 0.3h 0

s s s

5 BEREGNINGSMETODEN. METEOROLOGISKE FORHOLD

I modellberegningene benyttes Gaussiske spredningsformler, hvor konsentra- sjonsfordelingen er normalfordelt både horisontalt og vertikalt vinkelrett på vindretningen (Sivertsen, 1980). Bakkekonsentrasjonen C fra et utslipp blir da:

C (X' y) = ^Q

TT U 0

y a z

_y2

l

2a2

hvor ^Q = utslippsmengden

He= effektiv utslippshøyde (hs+hll

y = avstanden fra røyken akse normalt på vindretningen

a , a = spredningsparametre i henholdsvis y- og z-retning (horisontalt

y z

og vertikalt normalt på vindretningen)

Det er i (12) antatt total refleksjon av forurensninger ved bakken (ingen avsetning).

5.1 SPREDNING OG STABILITET

Spredningsforholdene avhenger av vindhastighet og turbulensforhold. Vind- hastigheten bestemmer hvor fort stoffene føres bort, og turbulensen i luften påvirker spredningen på tvers av vindretningen. Turbulensen varierer med overflatens egenskaper, vindstyrke og nettostrålingen (luftens stabilitet).

I en nøytral tørr atmosfære avtar temperaturen med 1°c pr. 100 m og spred- ningen er da god. Hvis den avtar mer enn 1°c pr. 100 m, er atmosfæren ustabil, og det kan oppstå termiske turbulensvirvler som medfører at røyk- fanen fluktuerer horisontalt og vertikalt. Hvis temperaturen avtar mindre enn 1 Cpr. a 100 mer sjiktningen stabil, og dette hemmer turbulensen og den vertikale blandingen. Figur 2 viser karakteristiske trekk ved spredningen for forskjellige stabilitetsklasser.

Stabilt . Nøytralt Ustabilt

Figur 2: Stabilitet - spredning.

Spredningsparametrene a og a er definert som standardavviket i konsen-

y z

trasjonsfordelingen i henholdsvis y- og z-retning (horisontalt og vertikalt normalt på vindretningen). Disse er en funksjon av avstanden fra utslippet og atmosfærens stabilitet. Standardavvikene er bestemt empirisk ved hjelp av sporstoffeksperimenter og målinger av vindfluktuasjoner. Når m~linger av vindfluktuasjoner ikke er tilgjengelige, benyttes følgende uttrykk for spredningsparametrene:

a (x) y

a (x)

;::

( 1 3) ( 1 4 )

hvor x er avstanden fra utslippet og a, b, p og q er empiriske konstanter gitt for forskjellige klasser av ~tabilitet.

Hvilke verdier for de empiriske konstantene a, p, bog q som skal benyttes er avhengig av blant annet skorsteinshøyde, overflatens ruhet og i noen tilfeller midlingstid og transporttid. I tabell 3 er det satt opp to sett med spredningsparametre som er basert på utslipp fra lave kilder. '"Glatt overflate" skal benytte~ i åpent terreng, mens "ru overflate" skal brukes i

tett bebyggelse.

Tabell 3: Verdier for koeffisientene a, b, p og qi spredningspara- metrene. Verdiene er basert på utslipp fra lave kilder.

(Sivertsen, 1980).

Param. Ustab. Nøytr. L. stab. Stab. Ustab. Nøytr. L. stab. Stab.

a 0.31 0.22 0.24 0.27 1. 70 0.91 1.02 1.02

p 0.89 0.80 0.69 0.59 0.72 0.73 0.65 0.65

b 0.07 0. 10 0.22 0.26 0.08 0.91 1. 93 1. 93

q 1. 02 0.80 0.61 0.50 1. 20 0.70 0.47 0.47

GLATT OVERFLATE RU OVERFLATE

5.2 FORMLER FOR MAKSIMAL BAKKEKONSENTRASJON OG TILHØRENDE AVSTAND

dC dx

Maksimal bakkekonsentrasjon finnes av (12) for y = 0, dvs. langs senteret av røykfanen. Deriveres (12) med hensyn på x med uttrykkene (13) og (14) for

oy og oz fås:

a k [

lq::

Ip+ q)

l

Avstanden fra utslippet dC dx = O, som gir:

til maksimal konsentrasjon, X _max , finnes ved å ^sette

X max

= [ _2_9_._H_2 __

b (p+q)

1

]2"

Maksimum konsentrasjon finnes da av (15) ved å sette inn verdier for

X max

C = max

Q ,r u a b

(p+g)

2q (p+q)

2q

l

Hvis det er gitt en grenseverdi C for et stoff, og maksimum bakkekonsentra- a

sjon settes lik denne, fåes følgende uttrykk for minimum effektiv utslipps- høyde:

b ( 2 p+q l

qe ]112_[-Q

c

hvor eer grunntallet for den naturlige logaritme. Grunnlaget for beregning- ene bryter sammen når u blir liten (stagnasjon). Minimum fysisk skorsteins- høyde fåes ved å subtrahere røykløftet beregnet i kapittel 3 fra H

0.

5.3 DIMENSJONERENDE METEOROLOGISKE FORHOLD

Ved dimensjonering av nye anlegg vil bruk av formlene ovenfor gi en times- verdi for maksimal bakkekonsentrasjon med tilhørende avstand og vindstyrke for hver stabilitetsklasse beskrevet i avsnitt 5.1. I de fleste tilfellene, der skorsteinen rager over de nærmeste bygningene vil de høyeste bakkekon-

sentrasjonene forekomme ved ustabil sjiktning og lav vindstyrke (3-5 m/sl.

Dette skyldes de store vertikale fluktuasjoner som da kan inntreffe på grunn av turbulens i lufta.

I tabell 4 er det gitt en fordeling av stabiliteten opp til 36 mover bakken som funksjon av vindstyrken i 10 m på fire utvalgte steder i Norge, hvor NILU har utført slike målinger. Borge og Heimdal blir brukt som represen- tative stasjoner for innlandet på henholdsvis Østlandet og i Trøndelag, mens Sotra og Varanger er typiske stasjoner for kystklima i henholdsvis Vest- og Nord-Norge. Tabellen antyder om de meteorologiske forhold som gir de høyeste bakkekonsentrasjonene i beregningene ovenfor, virkelig forekommer i området hvor anlegget skal plasseres. Dessuten kan tabell 4 brukes til å anslå nødvendig utslippshastighet for å unngå nedslag langs skorsteinen. Tabell 4 viser at i ca 997. av tiden er vindstyrken lavere enn 10 mis for stasjon al og cl, mens tilsvarende prosentilverdi for bl og dl er ca 15 m/s.

Tabell 4: Fordeling av stabilitet i 10-36 mover bakken som funksjon av vindstyrken i 1 0 m bakken på fire steder i Norge:

a) Borge, Sarpsborg (sept 82 - sept 83).

bl Vindenes, Sotra (sept 77 - sept 7 8).

C) Heimdal, Trondheim (juni 83 - juni 84).

dl Karlebotn, Varanger (feb 77 - feb 7 8).

Stabilitetsforhold (se kapittel 5.1):

U : Ustabilt N : Nøytralt Ls: Lett stabilt S : Stabilt

Vindstyrkeklasser (m/ s)

Stabilitet Sum

0-2 2-4 4-6 6-8 8-10 1 0-1 2 12-14 1 4- 16 1 6-1 8 al

u 0.9 3.0 3.7 1 . 8 0.6 0. 1 0. 1 0.0 0.0 1 0. 2 N 7.9 1 5 . 1 1 5. 5 1 0. 5 4.3 1 . 5 0.4 0. 1 0.0 55.3 Ls 5.3 6.6 5.4 2.2 0.9 0. 2 0. 1 0.0 0.0 20.7

s

bl

u 0.6 3.4 1 . 2 0.8 0.3 0.2 0.0 0.0 0.0 6.5 N 1 0. 4 20.6 1 7 . 0 14. 3 9. 1 3.2 1 . 2 0.4 0. 1 76.3 Ls 4. 0 6. 4 2. 1 0.7 0.2 0. 1 0.0 0.0 0.0 13. 5

s

cl

u 6. 1 7.9 1 . 8 0. 1 0. 1 0.0 0.0 0.0 0.0 20.0 N 13 . 9 1 5 . 1 7. 8 2.9 0.6 0. 1 0. 1 0.0 0.0 40.5 Ls 11. 7 8.4 2.8 1 . 4 0.2 0. 1 0.0 0.0 0.0 24.6

s

dl

u ^{,. 5} 2.8 3. 1 1 . 7 0.7 0.2 0. 1 0.0 0.0 1 0 . 1 N 5.2 9.7 1 1 . 0 8.5 5.5 3. 1 1 . 6 1 . 1 0.3 46.0 Ls 4. 6 5.4 3.5 2.2 1. 2 0.4 0.2 0. 1 0.0 17. 6

s

6 FORSLAG TIL RETNINGSLINJER FOR DIMENSJONERING AV NYE ANLEGG

I kapitlene foran er det gjengitt generelle metoder for beregning av maksi- male bakkekonsentrasjoner midlet over 1 time forårsaket av utslipp fra en skorstein. Innvirkninger av bebyggelse, topografi og bygningsturbulens er inkludert.

Ved vurdering av plassering og dimensjonering av et nytt anlegg, kan metodene forenkles vesentlig, da det er mulig å unngå de mest ugunstige effekter på forhånd. Nedenfor er det satt opp et forslag til retningslinjer for dimensjonering av et nytt anlegg.

6 .1 UTSLIPPSBETINGELSER

I tabell 4 er det gitt fordeling av stabilitet og vindstyrke på fire steder i Norge. Tabellen viser bl.a. at 99-prosentilet for vindstyrke er ca 10 m/s og 15 m/s for henholdsvis innlands- og kystklima i Norge. For å unngå ned- trekk langs skorsteinen bør skorsteinsdiameteren velges slik at utslipps- hastigheten ikke blir lavere enn 15 m/s og 22 m/s for henholdsvis innen- lands- og kystklima (likning 2).

6.2 BYGNINGSTURBULENS

Skorsteinen bør plasseres i en avstand som er større enn 3L

8 fra en bygning (L8 er den minste av bygningens høyde og bredde), slik at bygningsturbulens unngås (se avsnitt 3.3).

Hvis dette ikke er mulig, bør skorsteinen være minimum 1.5 LB for å unngå at røykskyen "fanges" i hvirvelsonen på le-siden av bygningen. Forutsetningen for å bruke kun 1 .5LB er at utslippshastigheten som gitt i kapittel 6.1 er tilstrekkelig stor. Om ikke dette kravet er tilfredstilt, bør skorsteinen være høyere enn 2.5 LB for å unngå røyknedslag.

6.3 BEREGNING AV RØYKLØFT

Ved beregning av røykløft brukes Briggs formler for små anlegg (likn. 11).

Det vil bli utarbeidet kurver som gir minimum flatt område. Skorsteinshøydene angis som

skorsteinshøyde, h i åpent,

s

funksjon av anleggets termiske effekt og for spredning i henholdsvis åpent terreng og i tettbebyggelse.

Dimensjonerende forhold vil være avhengig av utslippsbetingelsene tempera- tur, hastighet), men ofte vil ustabil sjikting og lav vindstyrke være for- hold som gir de høyeste konsentrasjonene ved bakken, når skorsteinen er til- strekkelig høy.

6.6 TOPOGRAFI

Her blir kun en enkeltstående haug/ås vurdert, og det anbefales nærmere ut- redninger hvis andre topografiske forhold forekommer i området.

Et anlegg må ikke plasseres nærmere en haug/ås enn 5h , hvor h er minimum

s s

beregnet skorsteinshøyde for flatt homogent område (avsnitt 6.3). I av- stander 5-30 h vil sprednignen være påvirket av haugen. Tilleggshøyden for

s

skorsteinen i forhold til flatt terrreng vil variere mellom 0.1-0.6hs av- hengig av avstand fra og heyde på haugen (se tabell 2).

6.5 SKOG OG TETTBEBYGGELSE

Hvis et anlegg skal plasseres i et område med skog eller tettbebyggelse, _ma

.

gjennomsnittsheyden av skog/tettbebyggelse legges til beregnet minimum skor- steinshøyde i åpent, flatt terreng (h ).

s

7 ~FERANSæ

Briggs, G.A. (1973) Diffusion Estimation for Small Emissions (ATDL Contri- bution File No. 79). Atmospheric Turbulence and Diffusion Laboratory.

Gotaas, Y. (1979) Regler og retningslinjer for fastsettelse av skorsteins- heyder. Lillestrøm. (NILU OR 85/74.)

Hanna, S.R., Briggs, G.A., Hosker, R.P. (1982) Handbook on atmospheric diffusion. Technical information center. U.S. Department of Energy.

Sivertsen, B. (1980) The application of Gaussian dispersion models at NILU.

Lillestrøm. (NILU TN 11/80.)

NORWEGIAN INSTITUTE FDR AIR RESEARCH

(NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE FORSKNINGSRÅD) POSTBOKS 130, 2001 LILLESTRØM (ELVEGT. 52), NORGE

RAPPORTTYPE RAPPORTNR. ISBN-8202-7247-548-0

OPPDRAGSRAPPORT OR 2/85

DATO _ANSV. SI~~- ANT. SIDER PRIS

JANUAR 1985

~?: ,,,-~

✓

/

I

TITTEL PROSJEKTLEDER

Trond Bøhler Skorsteinshøydeberegninger for _sma

.

ningsanlegg. NILU PROSJEKT NR.

0-8453

FORFATTER(E) TILGJENGELIGHET*

A

Trond Bøhler

OPPDRAGSGIVERS REF.

OPPDRAGSGIVER (NAVN OG ADRESSE) Statens forurensningstilsyn (SFT) Postboks 8400, Dep, 0234 OSLO 1

3 STIKKORD

(a

I

I

Rapporten beskriver en metode for beregning av skorsteinshøyder for små anlegg. Denne skal senere benyttes ved dimensjonering av små anlegg ved forbrenning av olje, kull og avfall. Rapporten gir også forslag til praktiske retningslinjer for disse anleggene, hvor det tas hensyn til bygningsturbulens, tettbebyggelse, skog og topografi.

TITLE

Methods for estimating stack heights.

ABSTRACT (max. 300 characters, 7 lines)

The report describes a simple method to estimate minimum stack height for small industrial and fuel burning installations. This method includes effect of buildings, topography, forest and urban area. This will later be used to make simple instructions to esti- mate minimum stack height for small installations.

*Kategorier: Åpen - kan bestilles fra NILU A Må bestilles gjennom oppdragsgiver B

Kan ikke utleveres C